專利名稱：大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)。隨著能源緊缺和太陽能技術(shù)的日益發(fā)展，太陽能將成為主要能源之一。大型太陽能發(fā)電 廠將逐步建立，所有建筑物的表面將安裝太陽能電池板，并在并網(wǎng)后接入國家電力系統(tǒng)。然 而,大型甚至巨型太陽能發(fā)電系統(tǒng)還是新生事物，其電能傳輸和并網(wǎng)還沒有成熟的方法，本 發(fā)明提出一種太陽能電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決目前在太陽能發(fā)電技術(shù)中缺乏傳輸和并網(wǎng)方法，造成太陽能 應(yīng)用受到限制等問題，提供一種具有方法簡單，能有效滿足太陽能發(fā)電需要等優(yōu)點(diǎn)的大型太 陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，它若干個(gè)太陽能電池板，每個(gè)太陽能電 池板通過各自的智能電壓轉(zhuǎn)換模塊與電能傳輸總線并聯(lián)；電能傳輸總線與智能切換和逆變電源連接，智能切換和逆變電源與蓄電池組連接，同時(shí)其輸出端與匹配系統(tǒng)連接，匹配系統(tǒng)與智能切換和逆變電源構(gòu)成反饋系統(tǒng)；匹配系統(tǒng)輸出端與切換系統(tǒng)系統(tǒng)連接，切換系統(tǒng)則分別 與國家電網(wǎng)并網(wǎng)和/或與自用電系統(tǒng)連接。所述智能電壓轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)為它由控制模塊MCU、 PWM電壓變換模塊、升壓型DC-DC 模塊、輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出電壓調(diào)理和A/D 轉(zhuǎn)換電路、輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出隔離模塊組成；控制模塊MCU分別與、輸入 電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、 輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接，采集A/D的值；控制模塊MCU的輸出端與PWM電壓變 換模塊連接，PWM電壓變換模塊則與升壓型DC-DC模塊連接；升壓型DC-DC模塊輸入端通 過兩導(dǎo)線與太陽能電池板連接，輸出端通過兩導(dǎo)線與隔離模塊連接，隔離模塊輸出端與輸電 總線連接在升壓型DC-DC模塊與太陽能電池板的一根導(dǎo)線上設(shè)有輸入電流取樣電阻，輸入 電流取樣電阻兩端與輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；同時(shí)在升壓型DC-DC模塊與太陽能 電池板間的兩導(dǎo)線還與輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；升壓型DC-DC模塊與隔離模塊間 的一根導(dǎo)線上設(shè)有輸出電流取樣電阻，其兩端與輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；同時(shí)升 壓型DC-DC模塊與隔離模塊間的兩導(dǎo)線還與輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；控制模塊 MCU采集四路A/D轉(zhuǎn)換電路的值，根據(jù)輸出電壓值，先控制PWM電壓變換模塊調(diào)整升壓型 DC-DC模塊，使輸出電壓為33-36V之間，再掃描微調(diào)輸出電壓，找到輸入電流和輸入電壓即 太陽能電池板輸出的最大積，并進(jìn)行動態(tài)跟蹤，使太陽能電池板輸出最大功率；在太陽能電 池板輸出功率最大，但不能對外輸出電能時(shí)，不保證足夠的輸出電壓；而當(dāng)匹配太陽能電池 板輸出功率，需要輸出高過36V輸出電壓時(shí)，即使偏離最大功率點(diǎn)，也不高過36V。 所述電能傳輸總線為兩線制總線方式傳輸，總線上采用直流36V電壓。 智能切換和逆變電源由SPWM逆變電源和大功率IGBT模塊組成的智能切換電路構(gòu)成。 本發(fā)明的基本方法是在每個(gè)單元太陽能電池板上配置一個(gè)智能電壓轉(zhuǎn)換模塊，使其輸 出效率最高的、并能多塊太陽能電池板互相并接的直流36V安全電壓，用總線方式將所有單 元太陽能電池板連接起來，集中以單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換成與目前性能一致的單相或三相交流電， 并采用傳統(tǒng)的電力并網(wǎng)方式接入國家電網(wǎng)，若是家庭太陽能發(fā)電系統(tǒng)也可不并入國家電力網(wǎng)， 直接接入原供電線路使用。其中，智能電壓轉(zhuǎn)換模塊，它必須具備以下功能和特點(diǎn) 一是高效率轉(zhuǎn)換，使轉(zhuǎn)換損耗 最??；二是無論太陽光的強(qiáng)弱，模塊均能自動輸出該陽光下的最大功率；三是具有保護(hù)功能，在輸出短路、對地漏電等情況下停止對外供電；模塊對外單向隔離，不會在損壞的情況下消 耗總線上的電能；四是轉(zhuǎn)換成36V直流電壓， 一方面保證安全，另一方面在不對人身構(gòu)成危 險(xiǎn)的情況傳輸損耗最??；五是無論多少智能電壓轉(zhuǎn)換模塊，均可直接并接?？偩€方式輸電，有以下好處 一是使每個(gè)單元太陽能電池板成為獨(dú)立單元,.使供電線路 布線有序，便于建設(shè)、維修、管理；二是節(jié)省輸電線材，降低成本，集中單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換成單相或三相交流電，是指根據(jù)逆變器的功率和太陽能電池板的數(shù) 量，選擇單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換，對規(guī)模較小的太陽能發(fā)電系統(tǒng)采用單點(diǎn)轉(zhuǎn)換；對規(guī)模很大，在一 個(gè)逆變器功率不夠時(shí)采用多點(diǎn)轉(zhuǎn)換。關(guān)于并網(wǎng)，由于通過單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的三相交流電，并網(wǎng)可沿用現(xiàn)在發(fā)電廠并網(wǎng) 的方式進(jìn)行，或研宄更先進(jìn)的并網(wǎng)方式。關(guān)于電能存儲，以直流240V方式存儲。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可滿足目前太陽能發(fā)電供電的要求。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為智能電壓轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)示意圖。其中，l.太陽能電池板，2.智能電壓轉(zhuǎn)換模塊，3.逆變電源和智能切換電路，4.蓄電 池組，5.匹配系統(tǒng)，6.切換系統(tǒng)，7.升壓型DC-DC模塊，8.輸出隔離模塊，9.輸入電流調(diào)理 和A/D轉(zhuǎn)換電路，10.輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路，11. PWM電壓變換模塊，12.輸出電 流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路，13.輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路，14.輸入電流取樣電阻，15.輸 出電流取樣電阻，16.控制模塊MCU。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1中，大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，它若干個(gè)太陽能電池板1，每個(gè)太 陽能電池板1通過各自的智能電壓轉(zhuǎn)換模塊2與電能傳輸總線并聯(lián)；電能傳輸總線與逆變電 源和智能切換電路3連接，逆變電源和智能切換電路3與蓄電池組4連接，同時(shí)其輸出端與 匹配系統(tǒng)5連接，匹配系統(tǒng)5與逆變電源和智能切換電路3構(gòu)成反餓系統(tǒng)；匹配系統(tǒng)5輸出 端與切換系統(tǒng)系統(tǒng)6連接，切換系統(tǒng)6則分別與國家電網(wǎng)并網(wǎng)和/或與自用電系統(tǒng)連接。智能電壓轉(zhuǎn)換模塊2結(jié)構(gòu)為它由控制模塊MCU 16、PWM電壓變換模塊11、升壓型DC-DC 模塊7、輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路10、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路9、輸出電壓調(diào)理 和A/D轉(zhuǎn)換電路13、輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路12、輸出隔離模塊8組成;控制模塊MCU16 分別與輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路10、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路9、輸出電壓調(diào)理和 A/D轉(zhuǎn)換電路13、輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接12,采集A/D的值；控制瘼塊MCU16 的輸出端與PWM電壓變換模塊11連接，PWM電壓變換模塊11則與升壓型DC-DC模塊7連 接；升壓型DC-DC模塊7輸入端通過兩導(dǎo)線與太陽能電池板1連接，輸出端通過兩導(dǎo)線與輸 出隔離模塊8連接，輸出隔離模塊8輸出端與輸電總線連接；在升壓型DC-DC模塊7與太陽 能電池板1的一根導(dǎo)線上設(shè)有輸入電流取樣電阻14,輸入電流取樣電阻14兩端與輸入電流 調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路9連接；同時(shí)在升壓型DC-DC模塊7與太陽能電池板1間的兩導(dǎo)線還與 輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路10連接；升壓型DC-DC模塊7與輸出隔離模塊8間的一根導(dǎo) 線上設(shè)有輸出電流取樣電阻15,其兩端與輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路12連接；同時(shí)升壓 型DC-DC模塊7與輸出隔離模塊8間的兩導(dǎo)線還與輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路13連接。 電能傳輸總線為兩線制總線方式傳輸，總線上采用直流36V電壓。智能電壓轉(zhuǎn)換模塊工作過程如下:MCU采集四路A/D的值，根據(jù)輸出電壓值,先控制PWM 調(diào)整DC-DC電路，使輸出電壓為33-36V之間，再掃描微調(diào)輸出電壓，找到輸入電流和輸入電 壓(太陽能電池板輸出)的最大積，并進(jìn)行動態(tài)跟蹤，使太陽能電池板輸出最大功率。在太 陽能電池板輸出功率最大，但不能對外輸出電能時(shí)，不保證足夠的輸出電壓;而當(dāng)匹配太陽能電池板輸出功率，需要輸出高過36V輸出電壓時(shí)，即使偏離最大功率點(diǎn)，也不高過36V。框 圖中，MCU為中央處理單元；PWM是目前功耗最低的電壓變換方式；輸出電流的采集用于 過流保護(hù)，即在輸出電流過大(如有短路和漏電)對，MCU控制PWM調(diào)整DC-DC降低甚至 關(guān)斷輸出電壓隔離模塊保證對總線單向供電，在本模塊損壞時(shí)，不會損耗總線上電能，為 降低損耗,采用低阻場效應(yīng)管和肖特基二極管等。上述綜合措施的采用，能使多塊太陽能電 池板并接，從而實(shí)現(xiàn)總線輸電。集中單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換成單相或三相交流電，是指根據(jù)逆變器的功率和太陽能電池板的數(shù) 量，選擇單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換，對規(guī)模較小的太陽能發(fā)電系統(tǒng)采用單點(diǎn)轉(zhuǎn)換;對規(guī)模很大，在一 個(gè)逆變器功率不夠時(shí)采用多點(diǎn)轉(zhuǎn)換。關(guān)于逆變電源和智能切換電路，逆變電源采用SPWM方式，智能切換電路采用大功率 IGBT等模塊。關(guān)于并網(wǎng)，由于通過單點(diǎn)或多點(diǎn)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的三相交流電，并網(wǎng)可沿用現(xiàn)在發(fā)電廠并網(wǎng) 的方式進(jìn)行，或研宄更先進(jìn)的并網(wǎng)方式。 關(guān)于電能存儲，以直流240V方式存儲。 本發(fā)明中其余未詳述內(nèi)容均為公知技術(shù)不再贅述。
權(quán)利要求
1. 一種大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是它若干個(gè)太陽能電池板，每個(gè)太陽能電池板通過各自的智能電壓轉(zhuǎn)換模塊與電能傳輸總線并聯(lián)；電能傳輸總線與逆變電源和智能切換電路連接，逆變電源和智能切換電路與蓄電池組連接，同時(shí)其輸出端與匹配系統(tǒng)連接，匹配系統(tǒng)與逆變電源和智能切換電路構(gòu)成反饋系統(tǒng)；匹配系統(tǒng)輸出端與切換系統(tǒng)連接，切換系統(tǒng)則分別與國家電網(wǎng)并網(wǎng)和/或與自用電系統(tǒng)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述 智能電壓轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)為它由控制模塊MCU、 PWM電壓變換模塊、升壓型DC-DC模塊、輸 入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、 輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出隔離模塊組成；控制模塊MCU分別與輸入電壓調(diào)理和 A/D轉(zhuǎn)換電路、輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路、輸出電流調(diào) 理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接，采集A/D的值;控制模塊MCU的輸出端與PWM電壓變換模塊連接, PWM電壓變換模塊則與升壓型DC-DC模塊連接；升壓型DC-DC模塊輸入端通過兩導(dǎo)線與太 陽能電池板連接，輸出端通過兩導(dǎo)線與隔離模塊連接，隔離模塊輸出端與輸電總線連接；在 升壓型DC-DC模塊與太陽能電池板的一根導(dǎo)線上設(shè)有輸入電流取樣電阻，輸入電流取樣電阻 兩端與輸入電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；同時(shí)在升壓型DC-DC模塊與太陽能電池板間的兩 導(dǎo)線還與輸入電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；升壓型DC-DC模塊與隔離模塊間的一根導(dǎo)線上 設(shè)有輸出電流取樣電阻，其兩端與輸出電流調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；同時(shí)升壓型DC-DC模 塊與隔離模塊間的兩導(dǎo)線還與輸出電壓調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路連接；控制模塊MCU采集四路 A/D轉(zhuǎn)換電路的值，根據(jù)輸出電壓值，先控制PWM電壓變換模塊調(diào)整升壓型DC-DC模塊， 使輸出電壓為33-36V之間，再掃描微調(diào)輸出電壓，找到輸入電流和輸入電壓即太陽能電池板 輸出的最大積，并進(jìn)行動態(tài)跟蹤，使太陽能電池板輸出最大功率；在太陽能電池板輸出功率 最大，但不能對外輸出電能時(shí)，不保證足夠的輸出電壓；而當(dāng)匹配太陽能電池板輸出功率， 需要輸出髙過36V輸出電壓時(shí)，即使偏離最大功率點(diǎn)，也不高過36V。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述 電能傳輸總線為兩線制總線方式傳輸，總線上采用直流36V電壓。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述 逆變電源和智能切換電路由SPWM逆變電源和大功率IGBT模塊組成的智能切換電路構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)電能傳輸和并網(wǎng)系統(tǒng)。它解決了目前在太陽能發(fā)電技術(shù)中缺乏傳輸和并網(wǎng)方法，造成太陽能應(yīng)用受到限制等問題，具有方法簡單，能有效滿足太陽能發(fā)電需要等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它若干個(gè)太陽能電池板，每個(gè)太陽能電池板通過各自的智能電壓轉(zhuǎn)換模塊與電能傳輸總線并聯(lián)；電能傳輸總線與逆變電源和智能切換電路連接，逆變電源和智能切換與蓄電池組連接，同時(shí)其輸出端與匹配系統(tǒng)連接，匹配系統(tǒng)與逆變電源和智能切換構(gòu)成反饋系統(tǒng)；匹配系統(tǒng)輸出端與切換系統(tǒng)連接，切換系統(tǒng)則分別與國家電網(wǎng)并網(wǎng)和/或與自用電系統(tǒng)連接。
文檔編號H02J3/38GK101262134SQ20081001502
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者民 余, 盧祥明 申請人:濟(jì)南新吉納遠(yuǎn)程測控有限公司